Educação (7.:1996 : Belo Horizonte). Anais p. 45-54. Belo-Horizonte,
1996.
[GIR2000]
GIRAFFA, Lúcia M.M. “Uma Arquitetura de Tutor utilizando Estados
Mentais”. Tese de Doutorado. Pós-Graduação em Ciência da
Computação – UFRGS, 2000.
[VAL1989]
VALENTE, José Armando. "Questão do Software: Parâmetros para o
Desenvolvimento de Software Educativo". Núcleo de Informática
Aplicada à Educação – Memo No. 24 – Universidade Estadual de
Campinas: UNICAMP, 1989. [http://www.nied.unicamp.br/]. (4 maio
2000 23:00).
[COS2000]
COSTA, M.C.B.. “Criação de um Software Educacional”. Anais, I
Simpósio Catarinense de Computação (07 /08/2000 à 11/08/2000).
Universidade do Vale do Itajaí, 2000.
O Meppe permite que o aluno relacione os aspectos de incidência de ondas e movimento do
sedimento, com a formação morfodinâmica das Praias de Enseada, de maneira eficiente. A
possibilidade de testar diversas posições diferentes para os pontos importantes definidos pelo
modelo, auxilia não só na compreensão da aplicabilidade do mesmo, como também na sua própria
definição.
Além disso, o software pode ser utilizado também como ferramenta de testes em projetos de
modificação da estrutura costeira de praias, prevendo possíveis danos ou benefícios causados, por
exemplo, pela construção de barreiras ou molhes nas mesmas.
Conforme analisado, o Meppe não inclui-se em somente uma definição quanto ao tipo de
software educacional, pois ele possui características de simulação, mas também pode ser usado
como um programa de reforço (exercício e prática), visto que com ele o aluno pode aplicar e
exercitar os conhecimentos obtidos.
O Meppe pelo fato de automatizar e facilitar uma tarefa, que revelava-se trabalhosa,
demorada, cansativa, no entanto, necessária ao aprendizado, constitui-se numa importante
ferramenta de ensino e aprendizagem, vindo ao encontro das necessidades encontradas em nossas
universidades.
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[HOE1998]
HOEFEL, F. G. “Diagnóstico da Erosão Costeira na Praia de Piçarras,
Santa Catarina”. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Rio
de Janeiro, 1998, 86p.
[SHO1999]
SHORT & MASSELINK. “Embayed and Structurally Controlled
Beaches”. In Short Beach and Shoreface Morfodynamics, 1999, pp 142161, no prelo.
[HSU1993]
SILVESTER, R., HSU, J.R.C. “Coastal Stabilization: innovative
concepts”. Englewood Cliffs, New Jersey . Prentice Hall, 1993 578pp.
[RAA1996]
RAABE, André L. A.; JAVIMCZIC, Antônio M.; GIRAFFA , Lúcia M. M.
“Eco-Lógico: Ambiente Interativo para Suporte ao Ensino de
Educação Ambiental”. Simpósio Brasileiro De Informática Na
3. Após isso o usuário deve selecionar na imagem, utilizando o mouse, três pontos, segundo o
Modelo Parabólico: o ponto de difração das ondas que chegam à praia, a direção
predominante das ondas e o ponto final da praia;
4. Agora o usuário pode solicitar ao software que calcule e simule na tela os resultados.
5. O software então apresenta de uma só vez, o valor do ângulo β (beta), os valores de todos os
ângulos seta e seus respectivos raios Rn, e o comprimento do raio R0, e o mais importante,
desenha sobre a imagem da praia a linha Teórica de Costa, isto é, ele desenha onde deveria
chegar a areia da praia, em relação aos pontos que o usuário indicou.
O usuário então pode testar outras situações para a mesma praia, como mudar o ponto de
difração de lugar, simulando talvez a construção de uma barreira pelo homem. Então o software
desenha novamente a Linha de Costa Teórica e apresenta todos os resultados para essa nova
situação, permitindo ao aluno analisar os dados e avaliar se suas perspectivas em relação àquela
situação estavam correta. Isso o estimula a pensar e identificar a localização real e a variação dos
pontos de influência na morfologia da praia.
O software permite também melhorar a forma de visualizar os resultados, com opções
gráficas como zoom. Permite uma aproximação maior entre os resultados e a realidade, com o uso
de escalas métricas, o que possibilita ao usuário saber o quanto, em valores reais, a linha de costa da
praia irá avançar ou recuar em relação ao mar, dependendo dos pontos de influência.
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O Meppe foi desenvolvido com o objetivo de ser uma ferramenta de auxilio aos educadores e
educandos no ensino/aprendizagem de uma teoria e sua aplicação prática. Ele não tem por
finalidade a substituição da inteligência dos educadores e educandos, e sim, apenas uma
contribuição para propiciar o estímulo e o desenvolvimento de tal inteligência. Mesmo com o uso
do software os alunos precisarão conhecer a teoria do modelo, para posteriormente utilizar o
software e comprovar essa teoria, sendo por isso importante o acompanhamento do professor.
A utilização do Meppe possibilita aos professores aproximar os conceitos teóricos trabalhados
em sala de sua utilização na prática. Isto permite uma melhor compreensão do tema, e normalmente
desperta maior interesse nos alunos.
6. O SOFTWARE
O software denominado Meppe facilita a tarefa do professor como guia de aprendizagem,
proporcionando ao aluno um contato mais direto com a manipulação do problema. Além disso, com
ele o aluno pode aprender e testar na prática, os conhecimentos obtidos na teoria.
Com a utilização do software a implementação do modelo tornou-se uma tarefa mais simples,
com um custo de tempo muito menor, além de apresentar resultados mais fáceis de ser
interpretados. O software funciona da seguinte maneira, conforme ilustra a figura 3:
Figura 3. Software Meppe simulando a Linha de Costa Teórica em relação aos pontos indicados pelo usuário
1. O usuário abre (carrega na tela do computador), através do software, um mapa ou uma foto
aérea de uma determinada praia;
2. Com a figura já na tela ele deve selecionar as opções que indicam ao Meppe a disposição da
praia em relação à tela (se a costa de areia da praia está para cima ou para baixo, etc);
Jogos educacionais e as simulações: As diferenças conceituais entre os jogos e as
simulações podem ser caracterizadas pelo fato de que o jogo é um processo intrinsecamente
competitivo (em que co-existem a vitória e a derrota) e uma simulação é a simples execução
dinâmica de um modelo previamente definido.
Na simulação o usuário utiliza o computador para trabalhar em um cenário que imite um
sistema real ou imaginário, baseado em uma teoria de operação do sistema. As simulações
possibilitam aos aprendizes vivenciar situações difíceis ou até impossíveis de serem reproduzidas
em aula.
Uma das vantagens de simulações é de provocar um alto nível de interesse e excitação pela
aprendizagem.
Além desta vantagem de ordem motivacional, as simulações facilitam muito a solução de
problemas de forma intuitiva, incentivando desta forma o desenvolvimento do pensamento
intuitivo, que vem despertando o interesse de educadores por ser uma forma de raciocínio
alternativa ao usual pensamento analítico, e por estar intimamente correlacionado ao
desenvolvimento da autoconfiança e auto-estima do aluno [RAA1996].
5. COMPUTAÇÃO GRÁFICA
Para a composição do Meppe foram pesquisados conceitos básicos de Computação Gráfica.
Entre eles, a manipulação de imagens e a plotagem de gráficos provenientes de equações
parabólicas, devido à necessidade de obter a localização exata dos pontos que iriam compor Linha
de Costa Teórica na tela.
Também pesquisou-se técnicas de gerência de zoom, windows e viewports, para permitir uma
melhor visualização das imagens na tela.
Utilizou-se ainda, conceitos para a conversão de valores em escalas métricas. Tendo como
objetivo proporcionar uma maior aproximação entre os resultados apresentados pelo software, e a
realidade.
Para o desenvolvimento de um software educacional, são necessárias certas estratégias que
fazem com que o conhecimento não seja simplesmente passado para o aluno, permitindo que o
aluno torne-se construtor do seu próprio conhecimento [VAL1989].
Algumas características desejáveis em softwares educacionais:
•
Buscar a aprendizagem a partir da ação consciente do aluno junto à interface do software;
•
Possibilitar uma maior autonomia aos alunos, para que possam elaborar hipóteses e testá-las na
prática, exercitando sua habilidade de aprender a aprender;
•
Definir ambientes abertos, ou seja, onde o aluno possui um conjunto indeterminado de
possibilidades de exploração, podendo assim refletir sobre as conseqüências de cada ação proferida;
•
Despertar a curiosidade, e incentivar um aprofundamento nas questões teóricas trabalhadas na
prática;
•
Auxiliar no desenvolvimento das habilidades de estruturação lógica de pensamento, análise e
interpretação de resultados;
4.1 MODALIDADES DE SOFTWARE EDUCACIONAL
Conforme [GIR2000], os softwares educacionais estão divididos em dois grandes grupos:
•
Os CAI Computer Assisted Instruction - Instrução Assistida por Computador, surgidos na
década de 50 e oriundos de projetos na área de Educação;
•
Os ICAI Intelligent Computer Assisted Instruction – Instrução Inteligente Assistida por
Computador, surgidos na década de 70, a partir de projetos de pesquisas da área de Inteligência
Artificial.
No grupo dos CAI encontram-se as seguintes subdivisões:
Programas de reforço ou exercício: o aluno pratica e testa conhecimentos de forma dirigida
e procedural, serve como complemento à aula dada pelo professor.
Tutoriais: seguem o padrão de ensino da sala de aula tradicional onde o conteúdo é
previamente organizado numa estrutura definida pelo professor e o aluno seleciona dentre as
diversas opções disponíveis o conteúdo que deseja estudar;
Na aplicação tradicional do Modelo Parabólico o aluno utiliza um mapa ou uma foto aérea de
uma praia. Utiliza também um papel semitransparente (papel manteiga, papel vegetal, etc),
colocando sobre o mapa ou foto, para traçar as retas.
Após isso, deve traçar uma reta do ponto onde ocorre a difração de ondas, até o final da praia.
Com uma régua deve medir o comprimento da reta, é o R0. Traça também uma reta onde fica a
parte mais retilínea da praia, ou seja, que indicaria a Direção Predominante de Ondas. Liga esta
linha à linha R0 e traça uma reta paralela à mesma no final de R0, conforme demonstra a figura 2.
De posse de um transferidor de graus deve traçar linhas, de 10 em 10 ( de 0 (zero) até 150
graus geralmente) partindo do ponto de Difração de Ondas, até a extremidade da praia. Assim são
obtidos os raios Rn para cada ângulo seta. O comprimento de cada raio Rn, é encontrado aplicandose a fórmula demonstrada na figura 2, com valores diferentes de C1, C2, e C3 para cada ângulo seta,
obtidos em uma tabela do próprio modelo.
Assim, após calcular todos os valores de cada Rn para cada ângulo seta, deve com uma régua
e um transferidor, traçar os raios Rn a partir do ponto de Difração de Ondas.
No final deve ligar as extremidades de cada raio Rn para obter o desenho da Linha Teórica de
Costa da Praia. Contudo, se desejar alterar, por exemplo, o ponto de Difração de Ondas para testar
como ficaria, deve recalcular e repetir todo o procedimento citado anteriormente. Dessa maneira o
aluno tem bastante dificuldade para aplicar a teoria na prática, visto que o método tradicional
revela-se muito trabalhoso e demorado.
Baseado na análise da tarefa descrita anteriormente identificou-se a possibilidade de agilizá-la
através do desenvolvimento de um software interativo que utilizasse algumas das técnicas de
computação gráfica tais como, exibição de imagens vetoriais, criação de curvas a partir de pontos
definidos com uso do mouse, recursos de zoom e escala, entre outros.
Decidiu-se desenvolver a ferramenta enfatizando o aspecto de aprendizagem da tarefa de
análise da situação da praia, possibilitando ao aluno validar e verificar a aplicação real da teoria do
modelo parabólico em diversas situações de praias.
Para isso, foram pesquisados os aspectos relevantes na construção de software voltado par
atividades de aprendizagem.
4. SOFTWARE EDUCACIONAL
Segundo [RAA1996], um programa de computador que utiliza uma metodologia com
aspectos educacionais ressalvados e que auxilia as necessidades de alunos e professores no que se
refere ao processo de ensino-aprendizagem é denominado software educacional.
•
Rn: Raios traçados a partir do Promontório e ligados ao longo da praia.
•
Beta (β): ângulo formado entre a linha de direção de ondas predominantes e a linha R0.
•
Ângulos Seta (θ): ângulos formados entre a Linha de Direção Predominante de Ondas e os
demais raios Rn.
•
C1, C2, C3: coeficientes dados em função do ângulo beta em questão, extraídos através de testes
e experimentos.
Figura 2 - Representação do Modelo Parabólico
3.1 ANÁLISE DA APLICAÇÃO DO MODELO PARABÓLICO SEM O USO
DO SOFTWARE Meppe
Sem a utilização do Meppe o professor apresenta aos alunos a teoria do Modelo Parabólico e
explica como proceder para realizar os cálculos da a aplicação do modelo. Este processo é
detalhado a seguir.
2. PRAIAS DE ENSEADA
Praias de Enseada são praias limitadas por promontórios rochosos ou outros obstáculos físicos
[HOE1998], geralmente formando um arco com curvatura acentuada e cujo contorno tende assumir
a forma de um meio coração ou de uma lua crescente.
Figura 1: Representação dos principais componentes de uma praia de enseada
Estas praias, na maioria das vezes, desenvolvem formas assimétricas, caracterizadas por uma
zona de sombra, próxima ao promontório rochoso, protegida da energia de ondas e fortemente
curvada (Figura 1). A parte central é levemente curvada, e a outra extremidade é relativamente
retilínea, sendo normalmente paralela à direção dominante dos trens de onda na região.
3. O MODELO PARABÓLICO
O Modelo Parabólico desenvolvido por [HSU1993] baseia-se em relações entre características
geométricas da praia e o ângulo de incidência das ondas predominantes sobre esta mesma praia. No
desenvolvimento do modelo utiliza-se a equação ilustrada na figura 2.
Para aplicação do modelo extrai-se, por meio de fotografias aéreas da praia ou mapas, os
seguintes parâmetros:
•
R0 ou linha de controle: linha que liga o ponto de difração de ondas até o final da parte retilínea
da praia.
•
Linha de Direção Predominante de Ondas: indica a direção predominante de ondas.
1. INTRODUÇÃO
As Praias de Enseada constituem a morfologia litorânea predominante no estado de Santa
Catarina [HOE1998].
O estudo do comportamento destas praias, em especial da movimentação do sedimento
(areia), permite prever alterações em seu formato, além de auxiliar na definição de estratégias para
minimizar os efeitos causados por essas alterações.
As modificações morfológicas são geralmente ocasionadas por fatores que modificam a
trajetória natural das ondas que chegam à praia [SHO1999], entre os quais, a existência de barreiras
físicas, ilhas ou promontórios rochosos, e principalmente construções humanas, como molhes e
plataformas.
Os modelos matemáticos são muito eficientes na análise e estudo do comportamento das
Praias de Enseada, entre eles o Modelo Parabólico [HSU1993]. A aplicação deste modelo utiliza
uma série de valores numéricos extraídos da análise de determinada praia e a incidência das ondas
na mesma. Esses valores são aplicados em fórmulas matemáticas, através de cálculos exaustivos,
que requerem tradicionalmente um considerável tempo, além de muita atenção e precisão. Assim,
obtém-se os resultados numéricos, que necessitam ainda de interpretação, para a formulação de um
resultado final.
Percebeu-se então, que o desenvolvimento de um software interativo, que utilizasse alguns
conceitos de Computação Gráfica, poderia facilitar muito esta tarefa, e conseqüentemente a
aprendizagem.
O Meppe foi desenvolvido para auxiliar a aprendizagem e o estudo do comportamento das
Praias de Enseada, através da aplicação do Modelo Parabólico. O software oferece ao aluno uma
interface que o permite indicar os pontos importantes do modelo a partir de uma foto aérea ou
mapa. O software então apresenta, de maneira instantânea, uma representação gráfica da Linha de
Costa Teórica [HSU1993], ou seja, onde teoricamente deveria estar a faixa de areia da praia em
relação aos pontos que ele selecionou na figura.
Este artigo está dividido da seguinte forma: o item 2 apresenta a definição de Praias de
Enseada; o item 3 explica o Modelo Parabólico do comportamento das Praias de Enseada; o item 4
apresenta o estudo sobre softwares educacionais; o item 5 os conceitos de computação gráfica que
foram trabalhados na construção do software; o item 6 apresenta a descrição do Meppe, o item 7 as
conclusões e considerações finais, e o item 8 as principais referências de pesquisa.
MEPPE – MODELO DE EQUILÍBRIO EM PLANTA DE PRAIAS DE
ENSEADA
Ariel Vargas
[email protected]
André Luís Alice Raabe
[email protected]
Antonio Henrique da Fontoura Klein
Universidade do Vale do Itajaí
Centro de Educação Superior de Ciências Tecnológicas da Terra e do Mar – CTTMar
Rua Uruguai, 458 - Bairro Centro
Itajaí - SC - Brasil - Cep: 88.302-202
RESUMO
As Praias de Enseada constituem a morfologia litorânea predominante no estado de Santa
Catarina. O Modelo Parabólico é um modelo empírico, que possibilita analisar o comportamento
morfológico dessas praias.
Com o objetivo de auxiliar no ensino e aprendizagem do modelo, desenvolveu-se o software
educacional MEPPE. A partir de um conjunto de informações fornecidas pelo usuário, o software
simula graficamente a posição da linha de Costa Teórica da praia, permitindo assim, a análise
comparativa com a linha de costa existente e a linha teórica encontrada através do modelo.
A utilização do MEPPE permite aproximar os conceitos teóricos, vistos em disciplinas de
graduação e pós graduação de Processos Costeiros, Geologia Costeira ou obras de Engenharia
Costeira, de sua utilização prática, possibilitando uma melhor compreensão do tema, além de
despertar maior interesse nos alunos, e conseqüentemente contribuir para a melhoria do
aprendizado.
PALAVRAS-CHAVE
Informática na Educação, Software Educacional, Oceanografia
Área: Informática na Educação